Способ определения параметров цилиндрических электропроводящих изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий вихретоковым методом и может быть использовано для измерения относительной магнитной проницаемости, радиуса и удельной электрической проводимости однородных цилиндрических электропроводящих изделий. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей достигается за счет измерений дополнительного параметра - радиуса исследуемого изделия. Для достижения этой цели на изделия воздействуют однородным переменным осесимметричным магнитным полем, изменяют его частоту до момента достижения максимума действительной составляющей относительного вносимого напряжения, регистрируют в данный момент частоту переменного магнитного поля, модуль и фазу относительного вносимого напряжения, после чего определяют относительную магнитную проницаемость, радиус и удельную электрическую проводимость изделия. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 N 27/72

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР м Г "-"ЯИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 1

Ю

Од

О (21) 4352742/21 (22) 30.12.87 (46) 23.08.91. Бюл. М 31 (71) Омский политехнический институт (72) Д.K.Ïèñêóíîâ, В.Ю.Селезнев, С.А.Хапров и О.Н.Копелев (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1448260, кл. G 01 N 27/72, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю материалов и изделий вихретоковым методом и может быть использовано для измерения относительной магнитной проницаемости, радиуса и удельной электрической проводимости одИзобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий вихретоковым методом и может быть использовано для измерения относительной магнитной проницаемости, радиуса и удельной электрической проводимости однородных цилиндрических электропроводящих изделий.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа.

На чертеже представлена структурная схема устройстава для реализации способа.

Устройство содержит проходной преобразователь 1, состоящий из двух последовательно включенных намагничивающих обмоток 2 и 3 и двух встречно включенных

„„5LI „„1672340 А1 нородных цилиндрических электропроводящих изделий, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей— достигается эа счет измерения дополнительного параметра — радиуса исследуемого изделия. Для достижения этой цели на изделие воздействуют однородным переменным осесимметричным магнитным полем, изменяют его частоту до момента достижения максимума действительной составляющей относительного вносимого напряжения, регистрируют в данный момент частоту переменного магнитного поля, модуль и фазу относительного вносимого напряжения, после чего определяют относительную магнитную проницаемость, радиус и удельную электрическую проводимость изделия. 1 ил. измерительных обмоток 4 и 5, генератор 6, управляемый напряжением, генератор 7 линейно нарастающего напряжения, первый 8 и второй 9 амплитудные детекторы, первый

10 и второй 11 блоки выборки-хранения, первый 12 и второй 13 блоки сравнения, формирователь 14 импульсов, делитель 15, блок 16 задержки импульса, блок 17 управления, преобразователь 18 фазы в напряжение и вычислительный блок 19.

Устройство работает следующим образом, По команде блока 17 управления в исходное состояние устанавливаются блоки

7-11. Генератор 7 линейно нарастающего напряжения начинает вырабатывать посте1672340 пенно увеличивающееся напряжение, за счет чего частота генератора 6 плавно увеличивается. Ток, протекающий по обмотке,2 проходного преобразователя 1, возбуждает переменное магнитное поле, которое является причиной возникновения в изделии вихревых токов. В измерительной обмотке

4 индуцируется переменное напряжение

U (й) = j () л/х. Н.Ю (В. — R + ) г 2 2 Rli N о где 0) — круговая частота переменного магнитного поля с напряженностью Но;

pо — магнитная постоянная;

W — число витков измерительной обмотки 4;

R u R — радиусы соответственно измерительной обмотки 4 и иэделия;

p -- относительная магнитная проницаемость изделия;

IQ и 11 — модифицированные функции

Бесселя первого рода соответственно нулевого н первого порвдвов от обобщенного паРаметРа N= R 1/ — j о),иоРо;

a — удельная электрическая проводимость.

В измерительной обмотке 5, аналогичной обмотке 4, индуцируется переменное напряжение Uo = 1 м Wgo Ho л Ru. которое г поступает на вход первого амплитудного детектора 8, и опорный вход преобразователя 18 фазы в напряжение и на первый вход блока 12 сравнения.

На выходе делителя 15 формируется относительное вносимое напряжение

U-= U — ) rl (и /с фф (N) — 1), где UQ — амплитуда напряжения UQ, ) = (R/R ) — коэффициент заполнения;

211 N ,иэфф (N) = — эффективная о магнитная проницаемость изделия.

При помощи блоков 12 и 14 формируются импульсы при переходе напряжения Оо через нуль, которые запускают блок 10 выборки-хранения, который запоминает величину напряжения на выходе делителя 15, которая численно равна модулю действительной составляющей относительного вносимого напряжения.

Ul0= jIUQH(A) cosa I, где p= arg 0 (,и,иэфф -1) — фаза относительного вносимого напряжения.

В блоке 11 выборки-хранения с некоторой задержкой запоминается значение Ui0.

В следующий период из-за изменения частоты переменного магнитного поля напряжение на выходе блока 10 изменится. Блок

13 сравнивает напряжения на выходах блоков 10 и 11 и, когда напряжение на выходе блока 10 станет меньше напряжения на выходе блока 11, формируется сигнал, оста5 на вливающий генератор 7 линейно нарастающего напряжения. Этот сигнал свидетельствует о достижении максимума действительной составляющей относительного вносимого напряжения, На выходе

10 преобразователя 18 фазы в напряжение в данный момент будет напряжение, пропорциональное фазе относительного еносимого напряжения фэ = а ч 0(р /х -1)), где ф =/хэфф (Йо), No — значение обобщенного параметра при условии максимума действительной составляющей относительного вносимого напряжения.

В вычислительном блоке 19 производится вычисление относительной магнитной проницаемости, радиуса и удельной электрической проводимости изделия по формулам

2б г пн l cosrz — грвг, slnrrj

R НО У .. 2 (и . l p*) + (/c Re и * — 1)

° 2 °

IA.I

0)./4о/i R2 где a = -arg ф*, ио - круговая частота переменного магнитного поля в момент появления импульса на выходе блока 13. Величины 1и* I, cos a, sin (х INQ I,!m,и"

Re,и есть константы, Их значения сведены в таблицу.

40 Напряжение, пропорциональное амплитуде относительного вносимого напряжения I Ов I, формируется на выходе второго амплитудногодетектора 9. Значение амплитуды относительного вносимого напряже45 ния может быть рассчитано также по зарегистрированным значениям действительной составляющей относительного вносимого напряжения и его фазы.

Использование предлагаемого способа позволяет контролировать параметры относительной магнитной проницаемости, радиуса и удельной электрической проводимости цилиндрических электропроводящих изделий из материалов с относительной магнитной проницаемостью, изменяющейся в широком диапазоне значений, и увеличить производительность контроля.

1 )72340

1 й

Т/2 cosQ — tg pg 3!пг1

Составитель С.Фоменко

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Заказ 2835 Тираж 380 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Способ определения параметров цилиндрических злектропроводящих изделий, включающий воздействие на иэделие однородным переменным осесимметричным 5 магнитным полем, изменение его частоты до момента достижения максимума действительной составляющей относительного вносимого напряжения. регистрацию в этот момент значения действительной составля- 10 ющей относительного вносимого напряжения и частоты воздействующего магнитного поля.о тл ича ю щи йс ятем,что,с целью расширения функциональных воэможностей. в момент достижения максимума дей- 15 ствительной составляющей относительного вносимого напряжения, измеряют фазу относительного вносимого напряжения, а параметры цилиндрических проводящих изделий определяют иэ следующих соотно- 20 шений:

vÃ

R=R. —, (р Im p*) + (u Re i* — 1) г

О (Lb po/» R где р — относительная магнитная проницаемость изделия;

R u Ru — радиус изделия и измерительной обмотки; гт — удельная электрическая проводимость изделия:

J 0н - амплитуда относительного вносимого напряжения;

I Й, I и ф = Иере +)1„,р - значения модуля обобщенного параметра и эффективной магнитной проницаемости, соответственно при условии максимума действительной составляющей относительного вносимого напряжения;

a=-arg è*; Ъ вЂ” фаза относительного вносимого напряжения;

p> — магнитная постоянная; (лЬ вЂ” круговая частота переменного магнитного поля,